DNA, čili deoxyribonukleová kyselina je nejenom totálně fascinujícím vynálezem slepé evoluce, ale také neméně fascinující stavebnicí se kterou si hrají neposední nanotechnologové. DNA je pro ně skvělým programovatelným materiálem, z něhož je možné konstruovat rozmanitá nanozařízení pro počítačové, optické, biologické a všelijaké jiné aplikace. Vývojáři se přitom snaží co nejvíce vypilovat k dokonalosti schopnost řetězců DNA samovolně se poskládat do přesných tvarů.
DNA nanoinženýři snili posledních 20 let o tom, že si vytvoří velké DNA krystaly složitých tvarů, s přesně definovanými rozměry. Dlouho se jim to nedařilo, bezesné noci a promarněné partnerské vztahy nevedly ke kýženému výsledku. Teď ale slaví. Ve Wyssově institutu biologicky inspirovaného inženýrství na Harvardu, který je podivuhodným zřídlem nejdivočejších novinek DNA nanotechnologií, uskutečnili zásadní průlom a vytvořili 32 různých gigantických DNA krystalů s důmyslnou trojrozměrnou strukturou v přesně definovaných rozměrech. Svůj úspěch oznámili světu publikací v časopisu Nature Chemistry.
Šéf výzkumu Peng Yin a jeho kolegové využili svoji vlastní technologii stavebnice DNA kostiček (DNA-brick self-assembly), kterou v roce 2012 představili na stránkách časopisu Science. Tehdy vyrobili více než stovku trojrozměrných nanostruktur z DNA, zhruba o velikosti viru. V té době Sklidili samozřejmě obdiv, proti jejich současným výtvorů to ale nic moc nebylo. Teď mají ještě zhruba tisíckrát větší krystalické DNA struktury, které se velikostí blíží zrnku prachu. Ve světě DNA nanotechnologií jsou naprosto gigantické. Yin a spol. byli rádi, že mohli využít vlastní nápady a až je překvapilo, jak dobře fungovaly.
Technologie DNA kostiček využívá krátké syntetické řetězce DNA, s nimž si lze hrát jako s kostičkami LEGO. Podle vývojářů je klíčovým trikem k vytvoření gigantických DNA krystalů modularita, tedy opakované používání stavebních bloků. Základním stavebním plánem Yinových DNA krystalů jsou velké krychle z DNA kostiček navržené na počítači. Z nich pak vývojáři vytvářejí požadované tvary odebírání anebo přidáváním jednotlivých kostiček. Výhodou takového postupu je i to, že umožňuje konstruovat DNA krystaly s pozoruhodnou přesností. Už teď lze odhadnout, že podobné veliké DNA krystaly budou velmi atraktivní pro mnohé nanotechnologické aplikace, především kvůli jejich relativně jednoduché výrobě.
Yinův kolega z Wyssova institutu William Shih přiznává, že nové pokroky v DNA nanotechnologiích, kterých se navíc osobně účastní, poslední dobou znatelně rozptylují jeho dřívější obavy, že DNA technologie záhy narazí na hranice svých možností. Teď je to podle všeho úžasná jízda, která v dohledné době slibuje fantastické věci. Podle Shiha můžeme brzy očekávat automaticky se skládající nanostrojky, které se svojí složitostí vyrovnají biologickým molekulárním komplexům. Asi není nutné zdůrazňovat, co by to znamenalo dejme tomu pro medicínu. Konečně bychom se stali rovnocennými soupeři nelítostných nádorů a dalších závažných onemocnění, před kterými dnes stále ještě musíme kapitulovat.
Video: DNA Bricks Molecular Animation. Kredit: Wyss Institute.
Video: Building 3D Structures with DNA Bricks. Kredit: Wyss Institute.
Literatura
Wyss Institute News 19. 10. 2014, Nature Chemistry online 19. 10. 2014.
Diskuze:
